TW201821028A

TW201821028A - 一種光脈衝式血氧濃度計

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Publication number: TW201821028A
Application number: TW105141483A
Authority: TW
Inventors: 林君鴻; 魏朝滄; 劉賀強
Original assignee: 鴻海精密工業股份有限公司
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2018-06-16
Also published as: US20180160955A1

Abstract

一種光脈衝式血氧濃度計，其包括：一光源，所述光源用於發射檢測光；一光接收器；一處理器，所述處理器與所述光接收器電連接；以及一濾光器，所述濾光器包括一中心波長為660nm的第一單峰濾波片和一中心波長為940nm的第二單峰濾波片；其中，所述濾光器進一步包括一機械裝置；所述機械裝置用於控制所述第一單峰濾波片和第二單峰濾波片，從而使所述第一單峰濾波片和第二單峰濾波片交替設置於從所述光源到所述光接收器的光路上。本發明的血氧濃度計，由於兩個單峰濾光片交替工作，使不必要波長的光無法進入光接受器，藉此可以消除雜訊，得到對比更清楚的信號，從而增加該血氧濃度計的血氧濃度計算的準確性。

Description

一種光脈衝式血氧濃度計

本發明涉及一種血氧濃度計，尤其涉及一種非侵入式血氧濃度計。

光脈衝式血氧濃度計(Pulse Oximeter)為採用非侵入式方法檢測人體血液中的含氧量的裝置。血氧濃度計藉由兩束能夠分別被人體血液中之帶氧血紅素(HbO₂ )及去氧血紅素(Hb)吸收的單波長的光，照射人體血管密集的皮膚組織－如耳垂或手指等處。根據這兩束穿透光的強度變化會隨帶氧血紅素及去氧血紅素濃度濃淡所調變的物理現象，獲取人體血液中帶氧血紅素及去氧血紅素個別的濃度變化信號。再經由光接收器將其兩種血紅素的信號差異轉換成電信號，根據血氧濃度之定義公式計算出血氧濃度。

根據血液中帶氧血紅素及去氧血紅素對波長的吸收曲線，在紅光660nm區域內去氧血紅素的吸收係數較帶氧血紅素大，而在紅外光波段940nm的結果恰好相反。根據這兩波長對帶氧血紅素及去氧血紅素吸收係數不同之特性來計算血氧濃度。然而，一般光接收器卻會得到一連續區域的波長光信號，即，除660nm及940nm外還會接收到其他波長的光。這些非660nm及940nm波長的光會造成光接受器的信號雜訊，信號處理的準確性差。

現前技術公開了一種血氧功能成像系統，其採用兩個並列設置的波長不同的兩個濾波片對透射光分別進行過濾。然而，該血氧功能成像系統中，由於採用兩個並列設置的濾波片，故，需要分別對應每個濾波片設置一個攝像頭，使得該血氧功能成像系統的結構複雜，成本提高。而且，由於兩個並列設置的濾波片同時工作，使得透射光需要被分成兩束，分別照射該兩個濾波片，故，每個攝像頭收集到的光強相對較弱，信號強度較弱，分析結果的準確性差。

有鑑於此，確有必要提供一種信號處理的準確性較高的血氧濃度計。

一種光脈衝式血氧濃度計，其包括：一光源，所述光源用於發射檢測光；一光接收器，所述光接收器與所述光源間隔設置，從而使所述光源發射的檢測光透射被測物之後可以到達所述光接收器；一處理器，所述處理器與所述光接收器電連接；以及一濾光器，所述濾光器設置於從所述光源到所述光接收器的光路上，所述濾光器包括一中心波長為660nm的第一單峰濾波片和一中心波長為940nm的第二單峰濾波片；其中，所述濾光器進一步包括一機械裝置；所述機械裝置用於控制所述第一單峰濾波片和第二單峰濾波片，從而使所述第一單峰濾波片和第二單峰濾波片交替設置於從所述光源到所述光接收器的光路上。

如上述血氧濃度計，其中，所述第一單峰濾波片和第二單峰濾波片共面設置，且固定於所述機械裝置上；所述機械裝置通過推拉使所述第一單峰濾波片和第二單峰濾波片交替設置於從所述光源到所述光接收器的光路上。

如上述血氧濃度計，其中，所述第一單峰濾波片和第二單峰濾波片層疊設置，且分別由一第一機械裝置和一第二機械裝置控制；所述第一機械裝置和第二機械裝置通過轉動使所述第一單峰濾波片和第二單峰濾波片交替設置於從所述光源到所述光接收器的光路上。

如上述血氧濃度計，其中，所述的血氧濃度計不工作時，所述第一單峰濾波片和第二單峰濾波片中的一個設置於從所述光源到所述光接收器的光路上，另一個設置於從所述光源到所述光接收器的光路之外。

如上述血氧濃度計，其中，所述血氧濃度計的工作方法包括以下步驟：步驟S41，判斷是否接收到檢測指令，如果是，進入步驟S42，如果否，重複步驟S41；步驟S42，打開所述光源，使所述光源發射的檢測光波經過設置於從所述光源到所述光接收器的光路上的單峰濾波片過濾得到第一透射光，進入步驟S43；步驟S43，所述光接收器接收該第一透射光，並將該第一透射光轉換成第一電信號發送至所述處理器，進入步驟S44；步驟S44，切換所述第一單峰濾波片和第二單峰濾波片，使另一個單峰濾波片設置於從所述光源到所述光接收器的光路上，使所述光源發射的檢測光波經過另一個單峰濾波片過濾得到第二透射光，進入步驟S45；步驟S45，所述光接收器接收所述第二透射光，並將該第二透射光轉換成第二電信號發送至所述處理器，進入步驟S46；步驟S46，關閉所述光源，所述處理器對所述第一電信號和第二電信號進行分析處理，得到血氧濃度結果，進入步驟S47；步驟S47，返回步驟S41。

如上述血氧濃度計，其中，所述步驟S47進一步包括：將該血氧濃度結果發送給一顯示器或外接設備。

如上述血氧濃度計，其中，進一步包括一與所述處理器連接的顯示器，所述顯示器用於將所述處理器的分析結果顯示給使用者。

如上述血氧濃度計，其中，進一步包括一與所述處理器連接的通訊模組，所述通訊模組用於將所述處理器的分析結果發送給其他外接設備。

如上述血氧濃度計，其中，所述光源為一個LED燈，其可以發出波長400nm~1200nm的檢測光

如上述血氧濃度計，其中，所述血氧濃度計僅包括一個光接收器。

相較於現前技術，本發明的血氧濃度計，由於兩個單峰濾光片交替工作，使不必要波長的光無法進入光接受器，藉此可以消除雜訊，得到對比更清楚的信號，從而增加該血氧濃度計的血氧濃度計算的準確性。

下面將結合附圖及具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。

請參閱圖1，本發明第一實施例提供一種血氧濃度計10，其包括一光源101、一光接收器102、一處理器103、一顯示器104以及一濾光器105。所述血氧濃度計10使用時，將手指106或其他被測物放置於所述光源101與所述光接收器102之間。

所述光源101與所述光接收器102間隔且相對設置，從而使所述光源101發射的光透射手指106或其他被測物之後可以到達所述光接收器102。所述處理器103分別與所述光接收器102和顯示器104電連接。所述光接收器102將採集的光信號轉換成電信號，並將該電信號發送給所述處理器103。所述處理器103對該電信號進行處理，計算出血氧濃度，並將結果發送給所述顯示器104。所述顯示器104將檢測結果顯示給使用者。所述濾光器105設置於所述光源101與所述光接收器102之間，即，設置於從所述光源101到所述光接收器102的光路上，用於過濾不需要的光，從而減少所述光接收器102的噪音信號。

本實施例中，所述濾光器105包括一雙峰濾光片。所述雙峰濾光片可以過濾除660nm及940nm以外的其他波長的光。參見圖2，該雙峰濾光片的中心波長分別為660nm及940nm，半高寬可以為10nm~100nm。也就是說，通過該雙峰濾光片的光波長範圍可以分別為610nm~710nm和890nm~990nm。所述雙峰濾光片的具體結構和尺寸不限，可以根據需要設計。所述雙峰濾光片靠近所述光接收器102設置，從而使得所述手指106位於所述光源101與所述所述濾光器105之間。所述雙峰濾光片可以與該光接收器102間隔設置，也可以直接貼合於該光接收器102表面。

所述光源101結構不限，其至少可以發出660nm和940nm波長的光。本實施例中，所述光源101為一個LED燈，其可以發出波長400nm~1200nm的檢測光。所述光源101發出的光聚焦後照射在所述手指106上，且透射光基本全部通過所述濾光器105後被所述光接收器102收集。

所述光接收器102、處理器103和顯示器104結構不限，可以根據需要設計。可以理解，所述處理器103也可以將分析結果通過一通訊模組直接發射給手機等其他外接設備。故，所述顯示器104為可選元件。

本發明的血氧濃度計10，10A具有以下有益效果：第一，由於雙峰濾光片只讓中心波長為660nm及940nm的光通過，而其他波長的光被過濾掉，使不必要波長的光無法進入光接受器，藉此可以消除雜訊，得到對比更清楚的信號，從而增加該血氧濃度計的血氧濃度計算的準確性；第二，由於採用雙峰濾光片，故，僅需要一個光接收器，故，該血氧濃度計的結構簡單緊湊，成本低廉，利於小型化；第三，由於採用雙峰濾光片，故，全部透射光均被同一個光接收器收集，信號強度大，分析結果的準確性高。

請參閱圖3，本發明第二實施例提供一種血氧濃度計10A，其包括一光源101、一光接收器102、一處理器103、一顯示器104以及一濾光器105。

本發明第二實施例的血氧濃度計10A與本發明第一實施例的血氧濃度計10結構基本相同，其區別在於，所述濾光器105設置於靠近所述光源101一側，從而使得使用時，所述濾光器105設置於所述光源101和手指106之間。可以理解，所述光源101發出的連續光波經過所述濾光器105的雙峰濾光片過濾後僅留下中心波長為660nm及940nm的光，該中心波長為660nm及940nm的光透射所述手指106之後被所述光接收器102收集。所述濾光器105的雙峰濾光片可以與所述光源101間隔設置，也可以直接貼合固定於該光源101出光面上。

請參閱圖4，本發明第三實施例提供一種血氧濃度計10B，其包括一光源101、一光接收器102、一處理器103、一顯示器104、一濾光器105以及一第一機械裝置107。

本發明第三實施例的血氧濃度計10B與本發明第一實施例的血氧濃度計10結構基本相同，其區別在於，所述濾光器105包括一第一單峰濾波片1051和一第二單峰濾波片1052，以及進一步包括一第一機械裝置107。

所述第一單峰濾波片1051和第二單峰濾波片1052可以並排設置或層疊。所述第一單峰濾波片1051的中心波長為660nm，所述第二單峰濾波片1052的中心波長為940nm。所述第一機械裝置107可以控制使所述第一單峰濾波片1051和第二單峰濾波片1052中的一個設置於所述光接收器102上。

本實施例中，所述第一單峰濾波片1051和第二單峰濾波片1052共面設置，且固定於所述第一機械裝置107上。所述第一機械裝置107可以推拉使所述第一單峰濾波片1051和第二單峰濾波片1052中的一個設置於所述光接收器102上。例如，當所述第一機械裝置107後拉，所述第二單峰濾波片1052設置於所述光接收器102上，當所述第一機械裝置107前推，所述第一單峰濾波片1051設置於所述光接收器102上。

本發明第三實施例的血氧濃度計10B的工作方法包括以下步驟：

步驟S11，判斷是否接收到檢測指令，如果是，進入步驟S12，如果否，重複步驟S11；

步驟S12，打開所述光源101使其發射檢測光波，進入步驟S13；

步驟S13，所述光接收器102接收所述第一單峰濾波片1051過濾後的第一透射光，並將該第一透射光轉換成第一電信號發送至所述處理器103，進入步驟S14；

步驟S14，切換使所述第二單峰濾波片1052設置於所述光接收器102上，進入步驟S15；

步驟S15，所述光接收器102接收所述第二單峰濾波片1052過濾後的第二透射光，並將該第二透射光轉換成第二電信號發送至所述處理器103，進入步驟S16；

步驟S16，關閉所述光源101，所述處理器103對所述第一電信號和第二電信號進行分析處理，得到血氧濃度結果，並將該血氧濃度結果發送給所述顯示器104，進入步驟S17；

步驟S17，所述顯示器104顯示結果，並返回步驟S11。

可以理解，所述血氧濃度計10B不工作時，保持第一單峰濾波片1051和第二單峰濾波片1052中的一個設置於所述光接收器102上。工作時，先讓設置於所述光接收器102上單峰濾波片工作，然後切換至另一個單峰濾波片即可。故，所述步驟S13和S14中，第一單峰濾波片1051和第二單峰濾波片1052的工作順序可以不斷變換。

請參閱圖5，本發明第四實施例提供一種血氧濃度計10C，其包括一光源101、一光接收器102、一處理器103、一顯示器104、一第一單峰濾波片1051、一第二單峰濾波片1052、一第一機械裝置107以及一第二機械裝置108。

本發明第四實施例的血氧濃度計10C與本發明第三實施例的血氧濃度計10B結構基本相同，其區別在於，所述濾光器105設置於所述光源101上，所述第一單峰濾波片1051和第二單峰濾波片1052層疊設置，且所述第一單峰濾波片1051由第一機械裝置107控制，所述第二單峰濾波片1052由第二機械裝置108控制。

本實施例中，所述第一單峰濾波片1051和第二單峰濾波片1052層疊設置，且分別固定於所述第一機械裝置107和第二機械裝置108上。所述第一機械裝置107和第二機械裝置108可以通過轉動使所述第一單峰濾波片1051和第二單峰濾波片1052中的一個設置於所述光源101到光接收器102的光路上，而另一個離開該光路。

本發明第四實施例的血氧濃度計10B的工作方法包括以下步驟：

步驟S21，判斷是否接收到檢測指令，如果是，進入步驟S22，如果否，重複步驟S21；

步驟S22，打開所述光源101使其發射的檢測光波經過所述第一單峰濾波片1051過濾後射出，進入步驟S23；

步驟S23，所述光接收器102接收第一透射光，並將該第一透射光轉換成第一電信號發送至所述處理器103，進入步驟S24；

步驟S24，切換使所述第二單峰濾波片1052設置於所述光源101上，所述光源101使其發射的檢測光波經過所述第二單峰濾波片1052過濾後射出，進入步驟S25；

步驟S25，所述光接收器102接收第二透射光，並將該第二透射光轉換成第二電信號發送至所述處理器103，進入步驟S26；

步驟S26，關閉所述光源101，所述處理器103對所述第一電信號和第二電信號進行分析處理，得到血氧濃度結果，並將該血氧濃度結果發送給所述顯示器104，進入步驟S27；

步驟S27，所述顯示器104顯示結果，並返回步驟S21。

可以理解，所述血氧濃度計10B不工作時，保持第一單峰濾波片1051和第二單峰濾波片1052中的一個設置於所述光源101上。工作時，先讓設置於所述光源101上單峰濾波片工作，然後切換至另一個單峰濾波片即可。故，所述步驟S22和S24中，第一單峰濾波片1051和第二單峰濾波片1052的工作順序可以不斷變換。

請參閱圖6，本發明第五實施例提供一種血氧濃度計10D，其包括一光源101、一光接收器102、一處理器103、一顯示器104、一第一單峰濾波片1051、一第二單峰濾波片1052、一第一機械裝置107以及一第二機械裝置108。

本發明第五實施例的血氧濃度計10D與本發明第四實施例的血氧濃度計10C結構基本相同，其區別在於，所述第一單峰濾波片1051設置於所述光源101上且由第一機械裝置107控制，而所述第二單峰濾波片1052設置於所述光接收器102上且由第二機械裝置108控制。

本發明第五實施例的血氧濃度計10D的工作方法包括以下步驟：

步驟S31，判斷是否接收到檢測指令，如果是，進入步驟S32，如果否，重複步驟S31；

步驟S32，打開所述光源101使其發射的檢測光波僅經過所述第一單峰濾波片1051過濾，進入步驟S33；

步驟S33，所述光接收器102接收第一透射光，並將該第一透射光轉換成第一電信號發送至所述處理器103，進入步驟S34；

步驟S34，切換使所述第一單峰濾波片1051離開該光源101，而使所述第二單峰濾波片1052設置於所述光接收器102上，進入步驟S35；

步驟S35，所述光接收器102接收所述第二單峰濾波片1052過濾後的第二透射光，並將該第二透射光轉換成第二電信號發送至所述處理器103，進入步驟S36；

步驟S36，關閉所述光源101，所述處理器103對所述第一電信號和第二電信號進行分析處理，得到血氧濃度結果，並將該血氧濃度結果發送給所述顯示器104，進入步驟S37；

步驟S37，所述顯示器104顯示結果，並返回步驟S31。

可以理解，所述血氧濃度計10B不工作時，保持第一單峰濾波片1051和第二單峰濾波片1052中的一個設置於所述光源101到所述光接收器102的光路上。工作時，先讓設置於所述光源101上單峰濾波片工作，然後切換至另一個單峰濾波片即可。故，所述步驟S32和S34中，所述第一單峰濾波片1051和第二單峰濾波片1052的工作順序可以不斷變換。

本發明的血氧濃度計10B，10C，10D具有以下有益效果：第一，由於兩個單峰濾光片交替工作，使不必要波長的光無法進入光接受器，藉此可以消除雜訊，得到對比更清楚的信號，從而增加該血氧濃度計的血氧濃度計算的準確性；第二，由於兩個單峰濾光片交替工作，故，僅需要一個光接收器，故，該血氧濃度計的結構簡單緊湊，成本低廉，利於小型化；第三，由於兩個單峰濾光片交替工作，故，全部透射光均被同一個光接收器收集，信號強度大，分析結果的準確性高。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡習知本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

10,10A,10B,10C,10D‧‧‧血氧濃度計
101‧‧‧光源
102‧‧‧光接收器
103‧‧‧處理器
104‧‧‧顯示器
105‧‧‧濾光器
1051‧‧‧第一單峰濾波片
1052‧‧‧第二單峰濾波片
106‧‧‧手指
107‧‧‧第一機械裝置
108‧‧‧第二機械裝置

圖1為本發明第一實施例提供的血氧濃度計的結構示意圖。

圖2為本發明第一實施例提供的血氧濃度計的雙峰濾波片測試結果。

圖3為本發明第二實施例提供的血氧濃度計的結構示意圖。

圖4為本發明第三實施例提供的血氧濃度計的結構示意圖。

圖5為本發明第四實施例提供的血氧濃度計的結構示意圖。

圖6為本發明第五實施例提供的血氧濃度計的結構示意圖。

無

Claims

一種血氧濃度計，其包括：一光源，所述光源用於發射檢測光；一光接收器，所述光接收器與所述光源間隔設置，從而使所述光源發射的檢測光透射被測物之後可以到達所述光接收器；一處理器，所述處理器與所述光接收器電連接；以及一濾光器，所述濾光器設置於從所述光源到所述光接收器的光路上，所述濾光器包括一中心波長為660nm的第一單峰濾波片和一中心波長為940nm的第二單峰濾波片；其改良在於，所述濾光器進一步包括一機械裝置；所述機械裝置用於控制所述第一單峰濾波片和第二單峰濾波片，從而使所述第一單峰濾波片和第二單峰濾波片交替設置於從所述光源到所述光接收器的光路上。
如請求項1所述的血氧濃度計，其中，所述第一單峰濾波片和第二單峰濾波片共面設置，且固定於所述機械裝置上；所述機械裝置通過推拉使所述第一單峰濾波片和第二單峰濾波片交替設置於從所述光源到所述光接收器的光路上。
如請求項1所述的血氧濃度計，其中，所述第一單峰濾波片和第二單峰濾波片層疊設置，且分別由一第一機械裝置和一第二機械裝置控制；所述第一機械裝置和第二機械裝置通過轉動使所述第一單峰濾波片和第二單峰濾波片交替設置於從所述光源到所述光接收器的光路上。
如請求項3所述的血氧濃度計，其中，所述的血氧濃度計不工作時，所述第一單峰濾波片和第二單峰濾波片中的一個設置於從所述光源到所述光接收器的光路上，另一個設置於從所述光源到所述光接收器的光路之外。
如請求項4所述的血氧濃度計，其中，所述血氧濃度計的工作方法包括以下步驟：步驟S41，判斷是否接收到檢測指令，如果是，進入步驟S42，如果否，重複步驟S41；步驟S42，打開所述光源，使所述光源發射的檢測光波經過設置於從所述光源到所述光接收器的光路上的單峰濾波片過濾得到第一透射光，進入步驟S43；步驟S43，所述光接收器接收該第一透射光，並將該第一透射光轉換成第一電信號發送至所述處理器，進入步驟S44；步驟S44，切換所述第一單峰濾波片和第二單峰濾波片，使另一個單峰濾波片設置於從所述光源到所述光接收器的光路上，使所述光源發射的檢測光波經過另一個單峰濾波片過濾得到第二透射光，進入步驟S45；步驟S45，所述光接收器接收所述第二透射光，並將該第二透射光轉換成第二電信號發送至所述處理器，進入步驟S46；步驟S46，關閉所述光源，所述處理器對所述第一電信號和第二電信號進行分析處理，得到血氧濃度結果，進入步驟S47；步驟S47，返回步驟S41。
如請求項5所述的血氧濃度計，其中，所述步驟S47進一步包括：將該血氧濃度結果發送給一顯示器或外接設備。
如請求項1所述的血氧濃度計，其中，進一步包括一與所述處理器連接的顯示器，所述顯示器用於將所述處理器的分析結果顯示給使用者。
如請求項1所述的血氧濃度計，其中，進一步包括一與所述處理器連接的通訊模組，所述通訊模組用於將所述處理器的分析結果發送給其他外接設備。
如請求項1所述的血氧濃度計，其中，所述光源為一LED燈，其用於發出波長400nm~1200nm的檢測光。
如請求項1所述的血氧濃度計，其中，所述血氧濃度計僅包括一個光接收器。